(57)【要約】【課題】  画像形成装置内のトナー飛散を抑え、さらに一次転写部における異常放電による異常画像の発生を抑えた上で、適正な画像濃度を確保可能な導電層と抵抗層を含む複層構造の中間転写ベルトを用いた画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。【解決手段】  画像形成装置において、像担持体と、像担持体を帯電するコロナ帯電手段と、コロナ帯電手段は、放電電極とバックプレート、グリット電極を備え、帯電された像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、像担持体上に形成された静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する現像手段と、導電層を含む複層構造の中間転写体と、現像手段に印加する現像バイアス電位を含む画像濃度制御因子を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記制御手段は、転写電位と転写位置における像担持体上の非画像部電位との差を所定の範囲となるように転写電位とグリッドバイアス電位を制御することを特徴とする。【選択図】  図１
2006047490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、像担持体を帯電するコロナ帯電手段と、コロナ帯電手段は、放電電極とバックプレート、グリット電極を備え、帯電された像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、像担持体上に形成された静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する現像手段と、導電層を含む複層構造の中間転写体と、現像手段に印加する現像バイアス電位を含む画像濃度制御因子を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記制御手段は、転写電位と転写位置における像担持体上の非画像部電位との差を所定の範囲となるように転写電位とグリッドバイアス電位を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段が、現像バイアス電位の可変可能範囲の中に、現像バイアス電位Ｖｂとグリットバイアス電位Ｖｇの差の絶対値Ｖｒ（＝｜Ｖｂ−Ｖｇ｜）を一定に制御する通常モードと、現像バイアス電位の可変可能範囲の中に、現像バイアス電位Ｖｂとグリットバイアス電位Ｖｇの差の絶対値Ｖｒを一定とする制御領域ΔＶｂ１と、Ｖｒを減少する制御領域ΔＶｂ２とに制御する異常放電対応モードを持つことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段が、異常放電対応モードにおける前記Ｖｒが減少する制御領域ΔＶｂ２において、グリイトバイアス電位Ｖｇを固定するようにコロナ耐電手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段が、前記通常モードと異常放電対応モードとを切り替え可能とすることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記通常モードと異常放電対応モードとの切り替えを、装置本体に備えられた制御パネルの操作により可能とすることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記通常モードと異常放電対応モードとの切り替えを、装置本体に備えられた使用枚数等の寿命情報、気圧、温湿度等の環境情報および転写電流検出手段により検出される転写電流の変化の少なくともいずれかに基づいて切り替え可能とすることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
コロナ帯電手段のグリッド電極にグリッドバイアス電位を付与して像担持体の表面を帯電させた後、像担持体表面に露光手段により静電潜像を形成し、現像手段に現像バイアスを付与して前記静電潜像をトナーにより顕在化してトナー像を形成し、前記像担持体表面のトナー像を、転写バイアスを付与して導電層を有する複層構造の中間転写体に転写する画像形成方法において、転写電位と転写位置における像担持体上の非画像部電位との差を所定の範囲となるように転写電位とグリッドバイアス電位を制御することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真技術を用いて画像を形成するプリンター、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置および画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を用いた画像形成装置は、外周面に感光層を有する像担持体と、像担持体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、帯電手段により一様に帯電された像担持体の外周面に選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、露光手段により形成された静電潜像にトナーを付与してトナー像とする現像手段と、現像手段により現像されたトナー像を用紙等の転写媒体に転写する転写手段とを有している。像担持体上に現像されたトナー像を転写媒体に転写するため、像担持体上のトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、中間転写ベルト上のトナー像を転写媒体に二次転写する画像形成装置が知られている。
【０００３】
中間転写ベルトとして、誘電体からなる単層構造のものがある。この形式の中間転写ベルトは、導電性を有する２本の転写ローラによって像担持体に圧接されると共に、像担持体上のトナーと逆極性の電圧が印加される。誘電体からなる単層構造の中間転写ベルトにおいては、２本の転写ローラと、その中間部である像担持体との圧接部（転写部）との間に大きな電位差が存在する。このため、像担持体との圧接部（転写部）において十分な転写効率が得られる電界を形成しようとすると、中間転写ベルトにおける２本の転写ローラとの接触部と、像担持体との間の電位差が大きくなりすぎ、この部位における放電が生じ、この放電によるトナーの散りが発生し画像の質に影響を与えるという問題があった。また、電極部をなす２本の転写ローラと、像担持体との圧接部（転写部）との間には、ある程度の距離があり、中間転写ベルト自体の表面抵抗のムラの影響で、転写部における電界にムラが生じ易く、結果として転写ムラが生じ易いという問題があった。
【０００４】
その対策として、導電層と、この導電層上に形成される抵抗層からなり、抵抗層を像担持体に圧接する複層構造の中間転写ベルトが開発されている。この導電層、抵抗層を含む複層構造の中間転写ベルトは、像担持体と中間転写ベルトとの圧接部の全領域にわたって均一な電位を印加することができるため、誘電体からなる単層構造の中間転写ベルトを用いた画像形成装置の課題である放電によるトナーの散りや、表面抵抗のムラによる転写ムラの発生を抑制できる。
【０００５】
また、電子写真技術を用いた画像形成装置では、様々な使用環境（温度・湿度等）でも、画像濃度が最適となるように、画像濃度制御因子（露光エネルギー、非画像部電位、画像部電位、現像バイアス電位等）を適宜調節するプロセス制御手段をもつことが知られている。しかし、実際の画像形成プロセスにおいては、これらの複数の因子が相互に関連しながらトナー像を形成していくため、必ずしもこれらの複数の因子を独立かつ任意に制御できるわけでもない。これら複数に因子のうちで、現像バイアス電位Ｖｂと像担持体上の非画像部電位Ｖｄとの電位差の絶対値を逆コントラスト電位といい、逆コントラスト電位が小の時、トナー飛散は多く、かぶりも増加する。一方、逆コントラスト電位が大の時、トナー飛散量とかぶり量は共に減少するが、像担持体上の静電潜像のうち特に非画像部に挟まれた狭い領域の画像部にはトナーが付着しにくくなる。その結果、孤立ドットや細線に掠れが生じたり、線幅の均一性が損なわれる等、ドットの面積率が比較的低い低濃度画像での画像品質の劣化を招くことが知られている。その対策として、現像手段に与える現像バイアス電位Ｖｂと、像担持体上の非画像部電位Ｖｄとの電位差の絶対値である逆コントラスト電位を一定に保持すると共に、トナー像の画像濃度に影響を与える画像濃度制御因子を多段階に設定変更しながら、ハーフトーンのトナー画像を形成し、このトナー像の画像濃度の検出結果に基づいて画像濃度制御因子を最適化することによって、トナー像の画像濃度の最適化を行う画像形成方法が提案されている。この画像形成方法によれば、現像バイアス電位Ｖｂと像担持体上の非画像部電位Ｖｄとの電位差の絶対値である逆コントラスト電位を適正値に保持することによって、画像形成装置内へのトナー飛散を防止しながら、画像濃度を適正化できる。
また、像担持体を帯電する手段として、コロナ帯電器が一般的に用いられている。コロナ帯電器として、金属ケーシングであるバックプレート内に放電電極を設置し、放電電極に高電圧Ｖａを印加しコロナ放電を発生させ、像担持体表面を均一帯電するため、像担持体と放電電極との間にグリッド電極を配置し、グリッド電極にグリッドバイアス電位Ｖｇを印加するものが一般的に知られている。グリットバイアス電位Ｖｇと、像担持体の転写部位での非画像部電位Ｖｄは、関数関係にある。
【特許文献１】特開平１１−１５３９１０号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５８６２公報
【特許文献３】特公平７−２１６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、導電層と抵抗層を含む複層構造の中間転写ベルトを用いた画像形成装置においては、像担持体上の転写部での非画像部電位Ｖｄと一次転写バイアス電位Ｖｔ１との電位差をＶｄｔとすると、Ｖｄｔ＝｜Ｖｄ−Ｖｔ１｜が大きくなると、一次転写部において、部分的もしくは全面的に転写されない異常画像が発生することがあり、この現象は、特にハーフ画像で顕著である。
【０００７】
この現象は、非画像部電位Ｖｄと一次転写バイアス電位Ｖｔ１との電位差Ｖｄｔが、ある閾値Ｖｔｈ以上に大きくなると、局所的かつ瞬間的に転写ニップ前の像担持体と導電層と抵抗層を含む複層構造の中間転写ベルトの間で異常放電が発生し、必要な転写電位が得られないためである。このことは、異常画像発生時の一次転写ニップ部に、像担持体表面から中間転写ベルト上に移行するはずのトナーがほとんど転写されずに像担持体上に残っていることなどから確認できる。
【０００８】
さらに、この異常放電による異常画像の発生の現象は、誘電体からなる単層構造の中間転写ベルトを用いた画像形成装置においては全く確認されないことから、導電層と抵抗層を含む複層構造の中間転写ベルトを用いた画像形成装置特有の現象である。そのため、本発明における異常放電は、誘電体からなる単層構造の中間転写ベルトを用いた画像形成装置において発生するトナーの散りを引き起こす転写ニップ前の放電とは全く異なるものであり、画像の質におよぼす影響は、誘電体からなる単層構造の中間転写ベルトを用いた画像形成装置において発生する放電によるトナーの散りによる画像の質の低下とは比較にならないほど大きい。
【０００９】
この異常放電の現象は、像担持体の感光層の膜厚の変化により、異常放電による異常画像が発生し始める非画像部電位Ｖｄと一次転写バイアス電位Ｖｔ１との電位差Ｖｄｔの閾値Ｖｔｈが変化することが判明し、膜厚が薄いほど閾値Ｖｔｈは小さくなる。例えば、像担持体の感光層の膜厚が２５μｍの時の異常放電による異常画像が発生し始めるＶｄｔの閾値Ｖｔｈが１０００Ｖであると、像担持体の感光層の膜厚が２０μｍに減少すると、その閾値Ｖｔｈは９５０Ｖに低下する。
【００１０】
また、この異常放電による異常画像の発生の現象は、気圧の変化により、異常放電による異常画像が発生し始めるＶｄｔの閾値Ｖｔｈが変化することが判明し、気圧が低いほど閾値Ｖｔｈは小さくなる。例えば、気圧が７６０ｍｍＨｇ（標高０ｍ相当）の時の異常放電による異常画像の発生し始めるＶｄｔの閾値Ｖｔｈが１０００Ｖであると、気圧が５６０ｍｍＨｇ（標高２５００ｍ相当）の時の異常放電による異常画像の発生し始めるＶｄｔの閾値Ｖｔｈが９５０Ｖに低下する。
【００１１】
さらに、この異常放電による異常画像の発生の現象は、温湿度の変化により、異常放電による異常画像の発生し始めるＶｄｔの閾値Ｖｔｈが変化することが判明し、高温多湿下において閾値Ｖｔｈは小さくなる。例えば、温度１５℃で湿度３５％の時の異常放電による異常画像の発生し始めるＶｄｔの閾値Ｖｔｈが１０００Ｖであると、温度３０℃で湿度８５％の時の異常放電による異常画像の発生し始めるＶｄｔの閾値Ｖｔｈが９５０Ｖに低下する。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決する、画像形成装置内のトナー飛散を抑え、さらに一次転写部における異常放電による異常画像の発生を抑えた上で、適正な画像濃度を確保可能な導電層と抵抗層を含む複層構造の中間転写ベルトを用いた画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本第１発明は、画像形成装置において、像担持体と、像担持体を帯電するコロナ帯電手段と、コロナ帯電手段は、放電電極とバックプレート、グリット電極を備え、帯電された像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、像担持体上に形成された静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する現像手段と、導電層を含む複層構造の中間転写体と、現像手段に印加する現像バイアス電位を含む画像濃度制御因子を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記制御手段は、転写電位と転写位置における像担持体上の非画像部電位との差を所定の範囲となるように転写電位とグリッドバイアス電位を制御することを特徴とする。
【００１４】
本第２発明は、本第１発明の画像形成装置において、前記制御手段が、現像バイアス電位の可変可能範囲の中に、現像バイアス電位Ｖｂとグリットバイアス電位Ｖｇの差の絶対値Ｖｒ（＝｜Ｖｂ−Ｖｇ｜）を一定に制御する通常モードと、現像バイアス電位の可変可能範囲の中に、現像バイアス電位Ｖｂとグリットバイアス電位Ｖｇの差の絶対値Ｖｒを一定とする制御領域ΔＶｂ１と、Ｖｒを減少する制御領域ΔＶｂ２とに制御する異常放電対応モードを持つことを特徴とする。
【００１５】
本第３発明は、本第２発明の画像形成装置において、前記制御手段が、異常放電対応モードにおける前記Ｖｒが減少する制御領域ΔＶｂ２において、グリイトバイアス電位Ｖｇを固定するようにコロナ耐電手段を制御することを特徴とする。
【００１６】
本第４発明は、本第２または第３発明の画像形成装置において、前記制御手段が、通常モードと異常放電対応モードとを切り替え可能とすることを特徴とする。
【００１７】
本第５発明は、本第４発明の画像形成装置において、前記通常モードと異常放電対応モードとの切り替えを、装置本体に備えられた制御パネルの操作により可能とすることを特徴とする。
【００１８】
本第６発明は、本第２〜第５発明のいずれかの画像形成装置において、前記通常モードと異常放電対応モードとの切り替えを、装置本体に備えられた使用枚数等の寿命情報、気圧、温湿度等の環境情報および転写電流検出手段により検出される転写電流の変化の少なくともいずれかに基づいて切り替え可能とすることを特徴とする。
【００１９】
本第７発明は、コロナ帯電手段のグリッド電極にグリッドバイアス電位を付与して像担持体の表面を帯電させた後、像担持体表面に露光手段により静電潜像を形成し、現像手段に現像バイアスを付与して前記静電潜像をトナーにより顕在化してトナー像を形成し、前記像担持体表面のトナー像を、転写バイアスを付与して導電層を有する複層構造の中間転写体に転写する画像形成方法において、転写電位と転写位置における像担持体上の非画像部電位との差を所定の範囲となるように転写電位とグリッドバイアス電位を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
転写電位と転写位置における像担持体上の非画像部電位との差を所定の範囲となるように転写電位とグリッドバイアス電位を制御する制御手段を有する構成により、導電層を有する複層構造の中間転写体を用いた一次転写部特有の異常放電による異常画像の発生を防止できる。
前記制御手段が、現像バイアス電位の可変可能範囲の中に、現像バイアス電位Ｖｂとグリットバイアス電位Ｖｇの差の絶対値Ｖｒ（＝｜Ｖｂ−Ｖｇ｜）を一定に制御する通常モードと、現像バイアス電位の可変可能範囲の中に、現像バイアス電位Ｖｂとグリットバイアス電位Ｖｇの差の絶対値Ｖｒを一定とする制御領域ΔＶｂ１と、Ｖｒを減少する制御領域ΔＶｂ２とに制御する異常放電対応モードを持つ構成により、一次転写部の異常放電による異常画像が発生する可能性のある制御領域では、電位Ｖｒを小さくすることによって、像担持体上の非画像電位Ｖｄを、一次転写バイアス電位Ｖｔ１と像担持体上の非画像部電位との電位差Ｖｄｔ＝｜Ｖｄ−Ｖｔ１｜の異常放電発生の閾値Ｖｔｈ以下に保つことができるので、導電層を含む複層構造の中間転写ベルトを用いる画像形成装置特有の異常放電による異常画像の発生を防止でき、Ｖｒを減少する制御領域を限定することによって、機内へのトナー飛散量を最小限に留めることができる。
前記制御手段が、異常放電対応モードの前記Ｖｒが減少する制御領域ΔＶｂ２において、像担持体上の非画像部電位Ｖｄと関数関係にあるグリッドバイアス電位Ｖｇを固定するようにグリッドバイアスを制御する構成により、現像性（飛翔性）に影響を与える現像バイアス電位Ｖｂを高く設定しても、非画像部電位Ｖｄと関数関係にあるグリッドバイアス電位Ｖｇが固定されているため、一次転写バイアス電位Ｖｔ１と像担持体上の非画像部電位との電位差Ｖｄｔ＝｜Ｖｄ−Ｖｔ１｜の異常放電発生の閾値Ｖｔｈ以下に保つことができるので、導電層を含む複層構造の中間転写ベルトを用いる画像形成装置特有の異常放電による異常画像の発生を防止できる。
前記制御手段が、通常モードと異常放電対応モードとを切り替え可能とする構成により、Ｖｒを減少する制御領域を導電層を含む複層構造の中間転写ベルトを用いる画像形成装置特有の異常放電による異常画像発生時のみに限定できるので、Ｖｒが小となる影響を最小限に留めることができる。
通常モードと異常放電対応モードとの切り替えを、装置本体に備えられた制御パネルの操作により可能とする構成により、導電層を含む複層構造の中間転写ベルトを用いる画像形成装置特有の異常放電による異常画像発生時に素早く制御領域を変換できる。
通常モードと異常放電対応モードとの切り替えを、装置本体に備えられた使用枚数等の寿命情報、気圧、温湿度等の環境情報および転写電流検出手段により検出される転写電流の変化の少なくともいずれかに基づいて切り替え可能とする構成により、異常放電による異常画像の発生の確率の上昇に応じて素早く対応できる。
コロナ帯電手段のグリッド電極にグリッドバイアス電位を付与して像担持体の表面を帯電させた後、像担持体表面に露光手段により静電潜像を形成し、現像手段に現像バイアスを付与して前記静電潜像をトナーにより顕在化してトナー像を形成し、前記像担持体表面のトナー像を、転写バイアスを付与して導電層を有する複層構造の中間転写体に転写する画像形成方法において、転写電位と転写位置における像担持体上の非画像部電位との差を所定の範囲となるように転写電位とグリッドバイアス電位を制御する構成により、上記画像形成装置と同様に導電層を有する複層の中間転写体を用いた一次転写部特有の異常放電による異常画像の発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す模式図であり、図２は、図１におけるＩＩ―ＩＩ線の拡大部分端面図である。図３は、コロナ帯電手段の一実施形態の一部拡大図である。
【００２２】
像担持体１０の周りには、その回転方向に沿って、帯電手段としてのコロナ帯電器１１，現像手段としての現像ローラ２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）、中間転写手段３０、およびクリーニング手段１２が配置されている。像担持体１０は、円筒状の導電性基材１０ａ（図２参照）と、その表面に形成された感光層１０ｂとを有している。コロナ帯電器１１は、金属ケーシングとしてのバックプレート２２内に放電電極２３，像担持体１０と放電電極２３との間に配置されるグリッド電極２４とを備え（図３参照）、像担持体１０の外周面を一様に帯電する。一様に帯電された像担持体１０の外周面に露光手段によって所望の画像情報に応じた選択的な露光Ｌがなされ、露光Ｌによって像担持体１０上に静電潜像が形成される。
【００２３】
この実施の形態では、現像ローラ２０として、イエロー用の現像ローラ２０Ｙ、シアン用の現像ローラ２０Ｃ、マゼンタ用の現像ローラ２０Ｍ、およびブラック用の現像ローラ２０Ｋが設けられている。これら現像ローラ２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋは、選択的に像担持体１０に当接し得るようになっており、当接したとき、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのうちのいずれかのトナーを像担持体１０の表面に付与して像担持体１０上の静電潜像を現像する。現像されたトナー像は、中間転写装置３０の中間転写ベルト３６上に転写される。クリーニング手段１２は、転写後に像担持体１０の外周面に残留し付着しているトナーを掻き落とすクリーナブレード１３と、掻き落とされたトナーを受ける受け部１４とを備える。
【００２４】
中間転写装置３０は、駆動ローラ３１と、４本の従動ローラ３２、３３，３４，３５と、各ローラに張架された無端状の中間転写ベルト３６とを有している。中間転写ベルト３６は、図２に示すように、導電層３６ａと、この導電層３６ａの上に形成され、像担持体１０に圧接される抵抗層３６ｂとを有する複層構造で構成されている。この実施の形態では、導電層３６ａは、合成樹脂からなる絶縁性基体３６ｃの上に形成されており、この導電層３６ａに、電極ローラ３７を介して、一次転写電圧Ｖｔ１が印加される。なお、ベルト３６側縁部において抵抗層３６ｂが帯状に除去されていることによって導電層３６ａが帯状に露出しており、この露出部に電極ローラ３７が接触するようになっている。中間転写ベルト３６が循環駆動される過程で、一次転写部Ｔ１において、像担持体１０上のトナー像が中間転写ベルト３６上に転写され、中間転写ベルト３６上に転写されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ３８との間に供給される用紙等の記録媒体Ｓに二次転写電圧Ｖ２が印加することにより転写される。記録媒体Ｓは、図示しない給紙装置から給送され、ゲートローラ対４０によって所定のタイミングで二次転写部Ｔ２に供給される。ベルトクリーナ３９のクリーナブレード３９ａが、中間転写ベルト３６に当接し、二次転写後の中間転写ベルト３６上の残留トナーを除去し受け部３９ｂに落下させる。
【００２５】
以上のような画像形成装置によれば、ローラ間に張架され、ローラ間で像担持体１０に圧接される中間転写ベルト３６が、導電層３６ａと、この導電層３６ａの上に形成され、像担持体１０に圧接される抵抗層３６ｂとを有する複層構造で構成されているので、像担持体１０上に担持されたトナーと逆極性の電圧を導電層３６ａに印加することによって、像担持体１０上のトナーを中間転写ベルト３６上に転写させることができる。そして、中間転写ベルト３６は、導電層３６ａと、この導電層３６ａの上に形成され、感光体１０に圧接される抵抗層３６ｂとを有する複層構造で構成されているので、像担持体１０と中間転写ベルト３６との圧接部（すなわち一次転写部）Ｔ１の全領域に亙って、中間転写ベルト３６の抵抗層３６ｂの裏側の電位が均一となり、結果としてトナーの散りの少ない転写が得られることとなる。
【００２６】
また、中間転写ベルト３６の表面抵抗のムラの影響を受け難くなり、転写ムラが生じ難くなる。しかも、像担持体１０と中間転写ベルト３６との圧接部（すなわち一次転写部）Ｔ１の全領域に亙って、中間転写ベルト３６の抵抗層３６ｂの裏側の電位が均一となるので、必要最小限の電圧での転写が可能となる。
【００２７】
このような画像形成装置の画像形成の仕組みを図４により説明する。この実施形態の画像形成装置では、コロナ帯電器１１の直下の像担持体１０の外表面がコロナ帯電器１１のグリッド電極２４のグリッドバイアス電位Ｖｇにより負の表面電位Ｖoに帯電される。像担持体１０の表面に露光手段からの露光Ｌが照射されると、照射された部分の電荷の一部が中和されてその表面電位がＶonに変化する。このように、露光Ｌを画像信号に対応させてオン・オフしながら像担持体１０上を走査露光することにより、画像信号に対応して画像部に対応する表面領域の電位がＶon（≠Ｖo）となる一方、非画像部に対応する表面領域の電位は帯電直後の表面電位Ｖoから暗減衰によりＶd（｜Ｖｄ｜≦｜Ｖo｜）まで減衰する。つまり、｜Ｖo｜＝α｜Ｖｇ｜、｜Ｖｄ｜＜｜Ｖo｜であり、グリッドバイアス電位Ｖｇとグリッド電極２４直下の像担持体の表面電位Ｖoの関係は、関数関係にあり、その傾きαは、主にグリッド電極２４と像担持体１０表面との距離とバックプレート２２の開口幅、像担持体１０の帯電能力によって決まる。Ｖoと一次転写部での非画像部電位Ｖｄの関係は、像担持体１０の材質に特有である暗減衰という特性により決まり、Ｖｄはこの暗減衰と帯電位置から一次転写部に達するまでの時間により決まる。したがって、グリッドバイアス電位Ｖｇと一次転写部での非画像部電位Ｖｄの関係は関数関係あることになる。こうして画像信号に対応する静電潜像が像担持体１０上に形成される。こうして形成された静電潜像は、像担持体１０の回転によって現像手段を構成する現像ローラ２０と対向する現像位置に搬送される。この現像ローラ２０には負に帯電したトナーが担持されるとともに、像担持体１０の画像部へのトナー付着を促進すべく現像バイアス電位Ｖbが与えられている。この現像バイアス電位Ｖbの電位は、図４に示すように、非画像部電位Ｖdと画像部電位Ｖonとの間の値に設定されており、したがって現像位置において、非画像部では像担持体１０の表面が現像ローラ２０より低電位となっているのに対し、画像部では像担持体１０の表面が現像ローラ２０より高電位となっている。そのため、現像ローラ２０に担持された負帯電トナーのうち画像部に対向する位置にあるトナーは静電気力によって像担持体１０側に移行される一方、非画像部に対向する位置にあるトナーに対しては現像ローラ２０側に引き寄せる方向の力が作用することとなる。このように、画像部にのみトナーを付着させることによって、像担持体１０上の静電潜像がトナーにより顕像化される。
【００２８】
このようにしてトナー像を形成する画像形成プロセスにおいては、露光Ｌの露光エネルギー、非画像部電位Ｖd、画像部電位Ｖon、現像バイアス電位Ｖbなどの各パラメータが最終的なトナー像の画像濃度に大きく影響を及ぼすことが知られており、これらのパラメータのうちいくつかを画像濃度制御因子として適宜調節することによって画像濃度を最適化する技術が従来より数多く提案されている。しかし、実際の画像形成プロセスにおいてはこれらのパラメータが相互に関連しながらトナー像が形成されてゆくため、必ずしもこれらを独立にかつ任意に制御できるわけではない。なかでも、現像バイアス電位Ｖbと非画像部電位Ｖdとの相対的な電位関係は、単に画像の濃淡のみならず、得られるトナー像の画像品質や装置内部へのトナー飛散量に対しても大きな影響を及ぼすため、より精度よく画像濃度制御因子の設定を行って画像品質の良好なトナー像を形成するためには、これらの値を適切に設定することが重要となる。この現像バイアス電位Ｖbと非画像部電位Ｖdとの電位差の絶対値を逆コントラスト電位と称する。すなわち、逆コントラスト電位は｜Ｖb−Ｖd｜である。グリッドバイアス電位Ｖｇと一次転写部での非画像部電位Ｖｄは、前述のように関数関係にあるから、Ｖｒ＝｜Ｖｂ−Ｖｇ｜は、逆コントラスト電位として用いることができる。
【００２９】
ここで、上記電位関係による影響について検討するために、まず最初に、現像バイアス電位Ｖbを非画像部電位Ｖdと関数関係にあるグリッドバイアス電位Ｖｇのレベルに近づけて逆コントラスト電位Ｖrを小さくした場合を考える。このとき、画像部電位Ｖonと現像バイアス電位Ｖbとの間の電位差、つまりコントラスト電位（＝｜Ｖb−Ｖon｜）が大きくなり、画像部においては現像ローラ２０から像担持体１０へのトナー移行が促進されるため、高い画像濃度を得ることができる。しかしながら、その一方で、像担持体１０の非画像部においては現像ローラ２０との電位差が小さくなっているため、余剰のトナーを現像ローラ２０側に引き戻す作用は弱くなっている。そのため、現像ローラ２０から遊離して装置内部に飛散するトナーの量が増加することとなる。一方、現像バイアス電位Ｖbはそのままで非画像部電位Ｖdと関数関係にあるグリッドバイアス電位Ｖｇの絶対値を大きくし逆コントラスト電位Ｖrを大きくすると、装置内部へのトナー飛散量を少なくすることができるものの、像担持体１０の非画像部に保持された負電荷が負帯電トナーを斥ける力が強くなるため、静電潜像のうち特に非画像部に挟まれた狭い領域の画像部にはトナーが付着しにくくなり、その結果、孤立ドットや細線がかすれたり、線幅の均一性が損なわれるなど、ドットの面積率が比較的低い低濃度画像での画像品質の劣化を招くこととなる。
【００３０】
このように、トナー飛散を抑制するためには逆コントラスト電位Ｖrを大きくするのが好ましいのに対し、細線の均一性などの画像品質を確保するためには逆コントラスト電位Ｖrを小さくしたいという相反する要求があり、装置内部へのトナー飛散を抑制しつつ画質の良好な画像形成を行うためには、逆コントラスト電位Ｖrが常に適正値となるように、現像バイアス電位Ｖb等のパラメータを設定する必要がある。特に、ハーフトーンのトナー像の形成濃度制御因子の最適化を行うに際しては、微小ドットや細線の再現性の良否が精度に大きく影響するため、画像濃度制御因子の設定を精度よく行うためには、この逆コントラスト電位Ｖrを適正値に保った状態でパッチ画像を形成することが重要となる。
【００３１】
そのため、現像バイアス電位Ｖｂと、像担持体１０上における非画像部電位Ｖｄと関数関係にあるグリッドバイアス電位Ｖｇとの電位差、つまり逆コントラスト電位Ｖｒを一定に保持するとともに、トナー像の画像濃度に影響を与える画像濃度制御因子を多段階に設定変更しながら、ハーフトーンのトナー像をパッチ画像として形成し、前記濃度検出手段による該パッチ画像の画像濃度の検出結果に基づいて前記画像濃度制御因子を最適化することによって前記現像手段により形成されるトナー像の画像濃度を制御する制御手段とを備える。この画像濃度制御因子の最適化における現像バイアス最適化処理では、例えば、露光エネルギー及び非画像部電位の絶対値をその可変範囲において最大値に固定した状態で、現像バイアス電位Ｖｂを多段階に変更設定しパッチ画像を形成している。非画像部電位Ｖｄと関数関係にあるグリッドバイアス電位Ｖｇの絶対値を最大とすることにより、いずれの現像バイアス電位Ｖｂにおいても逆コントラスト電位Ｖｒ＝｜Ｖｂ−Ｖｇ｜は最大となり、装置内のトナー飛散は最小限に抑えることができる。このように構成することで、ハーフトーンのトナー像をパッチ画像として形成するに際して、現像バイアス電位Ｖｂと非画像部電位Ｖｄと関数関係にあるグリッドバイアス電位Ｖｇとの電位差、つまり逆コントラスト電位Ｖｒを一定に保持している。そのため、ハーフトーンを得るために用いられる微小ドットや細線の再現性のよい条件でこのようなパッチ画像を形成することができるので、このパッチ画像の画像濃度に基づいて行う画像濃度制御因子の最適化処理を精度よく行うことが可能となり、その結果、画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。さらに、逆コントラスト電位Ｖｒを適正値に保つことにより、上記したように、装置内部へのトナー飛散をも効果的に抑制することが可能となる。特に、低濃度側でのトナー像の安定形成を図るためには、パッチ画像全体に対するドットの面積率が２０％以下のパッチ画像を用いるのが望ましい。
【００３２】
このような導電層３６ａと抵抗層３６ｂを含む複層構造の中間転写ベルト３６を用いた画像形成装置において、図５に示すように、像担持体（感光体）１０上の非画像部電位Ｖｄと、一次転写バイアス電位Ｖｔ１との電位差Ｖｄｔ＝｜Ｖｄ−Ｖｔ１｜が大きくなると、一次転写部において、異常放電により部分的もしくは全面的に異常画像が発生することがある。この現象は、特にハーフ画像で顕著である。
【００３３】
この現象の発生する仕組みを図６（ａ）（ｂ）に示す電位関係により説明する。図６（ａ）は、通常モードの電位関係を示すもので、現像バイアス電位Ｖｂと非画像部電位Ｖｄとの差である逆コントラスト電位Ｖｒを一定に保持しながら一次転写する。非画像部電位Ｖｄと、一次転写バイアス電位Ｖｔ１との電位差Ｖｄｔ＝｜Ｖｄ−Ｖｔ１｜が、異常放電発生の閾値Ｖｔｈ以内であるため、異常放電による異常画像の発生がない。図６（ｂ）は、異常放電が発生する状態の電位関係を示す。この場合、現像バイアス電位Ｖｂと非画像部電位Ｖｄと関数関係にあるグリッドバイアス電位Ｖｇとの差である逆コントラスト電位Ｖｒを一定に保持しながら一次転写していると、多数枚印字した後等には、像担持体の感光層の膜厚が減少し、異常放電発生の閾値が低下し、合わせて現像性（飛翔性）の低下により現像バイアス電位Ｖｂを大きく設定する必要が生じる。現像バイアス電位Ｖｂが高く設定されることにより、逆バイアス電位Ｖｒを一定に保持する必要から、非画像部電位Ｖｄも高く設定され、非画像部電位Ｖｄと、一次転写バイアス電位Ｖｔ１との電位差Ｖｄｔ＝｜Ｖｄ−Ｖｔ１｜が、異常放電発生の閾値Ｖｔｈを超え、異常放電による異常画像が発生する。
【００３４】
この異常放電による異常画像の発生を防止するための手段として、本発明の画像形成装置の制御手段は、異常放電対応モードを持つ。異常放電対応モードは、非画像部電位Ｖｄと、一次転写バイアス電位Ｖｔ１との電位差Ｖｄｔ＝｜Ｖｄ−Ｖｔ１｜が、異常放電発生の閾値Ｖｔｈ以内にするため、図７に示すように、現像バイアス電位Ｖｂと非画像部電位Ｖｄと関数関係にあるグリッドバイアス電位Ｖｇとの差である逆コントラスト電位Ｖｒを一定に保持する制御領域ΔＶｂ１と、現像バイアス電位Ｖｂと非画像部電位Ｖｄと関数関係にあるグリッドバイアス電位Ｖｇとの差である逆コントラスト電位Ｖｒを減少させる制御領域ΔＶｂ２を設定している。つまり、異常放電による異常画像の発生が無い通常状態の制御領域ΔＶｂ１では、逆コントラスト電位Ｖｒを一定に保持し、画質の良好なトナー像を安定して形成すると共に、装置内部へのトナー飛散をも効果的に抑制している。異常放電による異常画像が発生する恐れがある場合や、異常放電による異常画像が発生した場合の制御領域ΔＶｂ２では、非画像部電位Ｖｄと一次転写バイアス電位Ｖｔ１との電位差Ｖｄｔを異常放電発生の閾値Ｖｔｈ以内とするために、一次転写バイアス電位Ｖｔ１はそのままにして、逆コントラスト電位Ｖｒを減少する方向に制御する。つまり、現像性を維持するために現像バイアス電位Ｖｂが高く設定されても、非画像部電位Ｖｄと関数関係にあるグリッドバイアス電位Ｖｇを異常放電発生の閾値Ｖｔｈ以内にするように制御し、異常放電による異常画像の発生が防止できる。
【００３５】
図８（ａ）（ｂ）は、異常放電対応モードにおける、２つの制御領域ΔＶｂ１、ΔＶｂ２の装置使用初期と、装置の耐久後の状態を示すものである。図８（ａ）の装置使用初期においては、グリッドバイアス電位Ｖｇ＝非画像部電位Ｖｄだとすると、図８（ｂ）の装置耐久後は、像担持体の感光層の膜厚が減少し、異常放電開始電圧が低下し、且つ｜Ｖｄ｜も低下する。
【００３６】
図９は、異常放電対応モードにおける、２つの制御領域ΔＶｂ１、ΔＶｂ２における電位関係を示すものである。ΔＶｂ２の制御領域において、一次転写バイアス電位Ｖｔ１を一定に保持し、さらに、非画像部電位Ｖｄと関数関係にあるグリッドバイアス電位Ｖｇを制御し、現像バイアス電位Ｖｂを高く設定しても、逆コントラスト電位Ｖｒは減少するが、非画像部電位Ｖｄと一次転写バイアス電位Ｖｔ１との電位差Ｖｄｔを異常放電発生の閾値Ｖｔｈ以内に保持することができるため、異常放電による異常画像の発生が防止できる。
【００３７】
通常モードと異常放電対応モードとの切り替えは、装置本体に設けた制御パネルの操作で可能とすることにより、異常放電による異常画像発生時のみ、逆コントラスト電位Ｖｒを減少する制御領域ΔＶｂ２になるので、逆コントラスト電位Ｖｒを小とすることによる影響を最小限に留めることができる。
【００３８】
また、前述したように、非画像部電位Ｖｄと一次転写バイアス電位Ｖｔ１との電位差Ｖｄｔの異常放電発生の閾値Ｖｔｈの変動要因である、使用枚数等の寿命情報や、温湿度、気圧等の環境情報を検知するセンサ等を装置本体に設け、各センサからのデータに基づいて、通常モードと異常放電対応モードとの切り替えを行ってもよい。
さらに、導電層を含む複層構造の中間転写ベルト３６と像担持体１０との一次転写部位で異常放電が発生した際、大量の転写電流が流れることが判明した。したがって、転写電流値の変化を検出することにより、異常放電の発生を検出することができるので、転写電流値の変化を検出し、通常モードと異常放電対応モードとの切り替えを行ってもよい。
【００３９】
表１に本発明の画像形成装置での実験結果を示す。
【表１】
2006047490.tif 000003
【００４０】
表１に示される実験結果からみて、異常放電による異常画像の発生する領域で、異常放電対応モードの逆コントラスト電位Ｖｒを減少する制御領域ΔＶｂ２を設定することにより、非画像部電位Ｖｄと一次転写バイアス電位Ｖｔ１との電位差Ｖｄｔの異常放電発生の閾値Ｖｔｈ以内とすることができ、異常放電による異常画像の発生が防止できることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態の要部を示す模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ拡大部分端面図である。
【図３】コロナ帯電器の一部拡大図である。
【図４】本発明の画像形成装置の原理図である。
【図５】異常放電の状態を説明する図である。
【図６】（ａ）（ｂ）通常時と異常放電の発生する時の電位関係の図である。
【図７】本発明の異常放電対応モードにおける２つの制御領域の説明図である。
【図８】（ａ）（ｂ）本発明の異常放電対応モードにおける２つの制御領域の説明図である。
【図９】異常放電対応モードにおける２つの制御領域の電位関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０：像担持体、１０ａ：導電性基材、１０ｂ：感光層、１１：コロナ帯電器、１２：クリーニング手段、１３：クリーナブレード、１４：受け部、２０：現像ローラ、２０Ｙ：イエロー用現像ローラ、２０Ｃ：シアン用現像ローラ、２０Ｍ：マゼンタ用現像ローラ、２０Ｋ：ブラック用現像ローラ、２２：バックプレート、２３：放電電極、２４：グリッド電極、３０：中間転写装置、３１：駆動ローラ、３２、３３，３４、３５：従動ローラ、３６：中間転写ベルト、３６ａ：導電層、３６ｂ：抵抗層、３６ｃ：絶縁性基体、３７：電極ローラ、３８：二次転写ローラ、３９：ベルトクリーナ、３９ａ：クリーナブレード、３９ｂ：受け部、４０：ゲートローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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